JP2000211124A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出口径がФ２５μｍ以下（面積でいうなら
ば５００μｍ²未満）であるような従来にはない高精
細，高耐水性，高耐光性が要求される液体噴射記録装置
において、目詰まりが生じないようにする。 【解決手段】 液体に微粒子を分散させて記録液体と
し、この記録液体を微細な開口から吐出させ、被記録体
に付着させて記録を行う。前記微粒子の大きさをＤｐ、
微細な開口の大きさをＤｏとするとき、ＤｐとＤｏの比
を０．００１≦Ｄｐ／Ｄｏ≦０．０１とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射記録装
置、より詳細には、微粒子を分散させた記録液体を用い
る液体噴射記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、高速記録
が可能であり、しかも所謂普通紙に特別の定着処理を必
要とせずに記録の行える所謂インクジェット記録法は、
極めて有力な記録法であって、これまでにも様々な方式
が提案され改良が加えられて商品化されたものもあれ
ば、現在もなお実用化への努力が続けられているものも
ある。

【０００３】このようなインクジェット記録法は、所謂
インクと称される記録液体の小滴（droplet）を飛翔さ
せて記録部材に付着させて記録を行うものであって、こ
の記録液体の小滴の発生法及び発生された記録液体小滴
の飛翔方向を制御するための方法によって、以下のよう
に種々の方式がある。

【０００４】例えば、米国特許第３０６０４２９号明細
書に開示されているTele type方式のものであって、記
録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した記録
液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部材上に
記録液体小滴を選択的に付着させて記録を行う静電吸引
型のものがある。

【０００５】また、米国特許第３５９６２７５号，米国
特許第３２９８０３０号等に開示されているSweet方式
のものであって、連続振動発生法によって帯電量の制御
された記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯電
量の制御された小滴を一様の電界が掛けられている偏向
電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行う連
続流型，荷電制御型のものがある。

【０００６】また、他の方式として、例えば、米国特許
第３４１６１５３号明細書に開示されているHertz方式
のものであって、吐出口とリング状の帯電電極間に電界
を掛け、連続振動発生法によって記録液体の小滴を発生
霧化させて記録する方式のものがある。即ち、この方式
では、吐出口と帯電電極間に掛ける電界強度を記録信号
に応じて変調することによって小滴の霧化状態を制御
し、記録画像の階調性を出して記録する。

【０００７】さらに、他の方式として、例えば、米国特
許第３７４７１２０号明細書に開示されているStemme方
式がある。この方式は前記３つの方式とは根本的に原理
が異なるものである。即ち、前記３つの方式は、何れも
吐出口より吐出された記録液体の小滴を飛翔している途
中で電気的に制御し、記録信号を担った小滴を選択的に
記録部材上に付着させて記録を行うのに対して、このSt
emme方式は、記録信号に応じて吐出口より記録液体の小
滴を吐出飛翔させて記録するものである。つまり、Stem
me方式は、記録液体を吐出する吐出口を有する記録ヘッ
ドに付設されているピエゾ振動素子に電気的な記録信号
を印加し、この電気的記録信号をピエゾ振動素子の機械
的振動に変え、該機械的振動に従って前記吐出口より記
録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部材に付着させるこ
とで記録を行うもので、いわゆる、ドロップオンデマン
ド型と呼ばれているものである。

【０００８】さらに、他の方式として、先に本出願人が
特公昭５６−９４２９号公報において提案した方式があ
る。この方式も記録信号に応じて吐出口より記録液体の
小滴を吐出飛翔させて記録するいわゆるドロップオンデ
マンド型であるが、液室内のインクを加熱してインクの
中で気泡を発生せしめ、その気泡の作用力により吐出口
よりインク滴を吐出させる、いわゆる、バブルジェット
型と呼ばれているものである。

【０００９】上述のように、インクジェット記録法は、
その原理によって様々な方式があるが、共通していえる
ことは所謂インクと称される記録液体の小滴（drople
t）を飛翔させて記録部材に付着させて記録を行う点で
ある。そして、このインクと称される記録液体である
が、水溶性の染料を溶解した記録液体を使用するのが一
般的である。ところが、近年、耐水性や耐光性が重視さ
れるようになり、記録液体の着色剤として堅牢性の強い
顔料がインクジェット記録用として使用されることが期
待されている。

【００１０】例えば、印字品位，吐出特性，保存安定
性，定着性等の基本的な課題を満たすインクジェット用
の水性顔料インクとしては、特開平２−２５５８７５号
公報，特開平４−３３４８７０号公報，特開平４−５７
８５９号公報及び特開平４−５７８６０号公報に記載の
インクが開示されている。

【００１１】しかしながら、この顔料は、染料のように
液媒体中に溶解するのではなく、分散しているため、液
媒体中での安定性が悪く、インク中の顔料の凝集，沈
降，分離の発生やノズル部の目詰まりを生じさせるとい
う問題がいまだ解決されていない。

【００１２】一方で、近年、インクジェット記録の高画
質化，高精度化がすすみ、使用されるヘッドの吐出口
（ノズル）も、従来はΦ３３μｍ〜Φ３４μｍ（面積で
いうと９００μｍ²程度）から、Φ５０μｍ〜Φ５１μ
ｍ（面積でいうと２０００μｍ²程度）のものが一般的
であったが、より微細な吐出口が要求されてきている。
その際、従来のようにインクとして水溶性の染料を溶解
した記録液体を使用するのであれば、染料は液媒体中に
溶解しているので対目詰まり性という問題は対処できて
いた。しかしながら、顔料ベースのインクについては、
より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下）となった
場合に目詰まりは深刻な問題である。

【００１３】また、上記の顔料を分散させた記録液体
は、あたかも砂利を含んだ川水が山を浸食するかのよう
に、長時間使用しているとインクジェット記録ヘッドの
インクの通り道を削り取り、傷を付けるという作用があ
る。これも単なるインク通路であれば多少の損傷，摩耗
は問題ないが、吐出口部分の損傷，摩耗はインク滴吐出
性能に影響を及ぼすため問題となる。

【００１４】特に、近年、インクジェット記録の高画質
化，高精度化がすすみ、使用されるヘッドの吐出口（ノ
ズル）も、従来はΦ３３μｍ〜Φ３４μｍ（面積でいう
と９００μｍ²程度）から、Φ５０μｍ〜Φ５１μｍ
（面積でいうと２０００μｍ²程度）のものが一般的で
あったが、より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以
下、面積でいうと５００μｍ²未満）が要求されてきて
いる。その際、従来のように、比較的その吐出口が大き
なものは、多少の損傷，摩耗であっても、インク滴吐出
性能（噴射の安定性，インクの質量均一性等）にほとん
ど影響を及ぼさないため、問題とならないが、より微細
な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下）となった場合に
は、わずかの損傷，摩耗であっても、インク滴吐出性能
（噴射の安定性，インク質量均一性等）に大きく影響を
及ぼし、深刻な問題である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は液体
に微粒子を分散させて記録液体とし、該記録液体を微細
な開口から吐出させ、被記録体に付着させて記録を行う
液体噴射記録装置において、目詰まりが生じないように
することにある。とりわけ吐出口径がΦ２５μｍ以下
（面積でいうならば５００μｍ²未満）であるような従
来にはない高精細，高耐水性，高耐光性が要求される液
体噴射記録装置において、目詰まりが生じないようにす
ることにある。第２の目的は、このような液体噴射記録
装置をカラー記録に適用することにある。

【００１６】第３の目的は、このような液体噴射記録装
置において、目詰まりが生じないようにするとともに、
微粒子の安定分散を得ることにある。第４の目的は、こ
のような微粒子が安定分散した記録液体を用いる液体噴
射記録装置をカラー記録に適用することにある。

【００１７】第５の目的は液体に微粒子を分散させて記
録液体とし、該記録液体を微細な開口から吐出させ、被
記録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装置におい
て、目詰まりが生じないようにすることにある。とりわ
け吐出部に奥行き部分の距離を有する吐出口であるよう
な液体噴射記録装置において、目詰まりが生じないよう
にする条件を提案することにある。第６の目的は、この
ような液体噴射記録装置による高画質記録を得ることに
ある。

【００１８】第７の目的は、液体に微粒子を分散させて
記録液体とし、該記録液体を微細な開口から吐出させ、
被記録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装置にお
いて、その吐出口部分を樹脂で形成した場合に、吐出口
部分の損傷，摩耗のないようにすることにある。第８の
目的は、このような液体噴射記録装置の信頼性を確保す
ることにある。

【００１９】第９の目的は、このような液体噴射記録装
置をカラー記録に適用した場合の小型化を実現すること
にある。第１０の目的は、このようなカラーの液体噴射
記録装置の信頼性を確保する手段を提供することにあ
る。第１１の目的は、このようなカラーの液体噴射記録
装置のランニングコストを低減することにある。第１２
の目的は、このようなカラーの液体噴射記録装置のより
いっそうのランニングコストの低減を行うことにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、液体
に微粒子を分散させて記録液体とし、該記録液体を微細
な開口から吐出させ、被記録体に付着させて記録を行う
液体噴射記録装置において、前記開口はФ２５μｍ以下
であり、前記微粒子の大きさをＤｐ、微細な開口の大き
さをＤｏとするとき、０.００１≦Ｄｐ／Ｄｏ≦０.０１
としたことを特徴としたものである。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記記録液体は、記録液体毎に異なる微粒子を分散
させた複数色の記録液体であり、前記微細な開口を前記
複数色の記録液体に対応して有することを特徴としたも
のである。

【００２２】請求項３の発明は、液体に微粒子を分散さ
せて記録液体とし、該記録液体を微細な開口から吐出さ
せ、被記録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装置
において、前記開口はФ２５μｍ以下であり、前記記録
液体中の微粒子の含有率を２〜１０重量％とするととも
に、前記記録液体中の前記微粒子を含む固形分の量を１
５重量％以下としたことを特徴としたものである。

【００２３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記記録液体は、記録液体毎に異なる微粒子を分散
させた複数色の記録液体であり、前記微細な開口を前記
複数色の記録液体に対応して有することを特徴したもの
である。

【００２４】請求項５の発明は、液体にその大きさがＤ
ｐであるような微粒子を分散させて記録液体とし、該記
録液体を微細な吐出口から吐出させ、被記録体に付着さ
せて記録を行う液体噴射記録装置において、前記吐出口
は、流路の端部がそのまま吐出口となっているもしくは
流路の端部に別途吐出口部を形成した吐出口であり、か
つ、該吐出口はΦ２５μｍ以下であるとともに、その奥
行き部分の距離ｔを有する吐出口であるとき、Ｄｐ／ｔ
≦０.０１としたことを特徴としたものである。

【００２５】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記吐出口から被記録面までの距離を１００ｔ以下
とするとともに前記吐出口から重力作用方向に記録液体
を吐出させることを特徴としたものである。

【００２６】請求項７の発明は、液体に微粒子を分散さ
せて記録液体とし、該記録液体を微細な開口から吐出さ
せ、被記録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装置
において、前記開口は樹脂材により形成されているとと
もにその開口径がΦ２５μｍ以下であり、該樹脂材の硬
さがロックウェルＭスケールで６５〜１２０であること
を特徴としたものである。

【００２７】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、前記微粒子は、その粒径が０.０２μｍ〜０.２μｍ
の顔料であることを特徴としたものである。

【００２８】請求項９の発明は、請求項１乃至８のいず
れかの発明において、前記液体噴射記録装置は、前記複
数色の記録液体を吐出する複数個の記録ヘッドを有し、
該複数個の記録ヘッドは一体的に形成されたヘッドユニ
ットであることを特徴としたものである。

【００２９】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記ヘッドユニットは、記録液体吐出部であるヘ
ッド部と記録液体貯留部とが一体的に形成されているこ
とを特徴としたものである。

【００３０】請求項１１の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記ヘッドユニットは、記録液体吐出部であるヘ
ッド部と記録液体貯留部とが分離可能であることを特徴
としたものである。

【００３１】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、前記記録液体貯留部は、記録液体の種類に応じ
て分離可能であることを特徴としたものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】最初に、本発明が適用されるイン
クジェットの構成および原理について説明するが、前述
のように、インクジェット記録法は各種の方式がある。
ここでは、代表例として、バブルジェット型の例で説明
するが、いうまでもなく本発明はこの方式に限定される
ものではなく、全てのインクジェット記録法に適用され
るものである。ただし、各種のインクジェット記録法の
中でも、インクを加熱して気泡を発生させるいわゆるバ
ブルジェット記録法は、インクが過酷な条件にさらされ
る（ヒートサイクルがある）ため、それにともなう劣
化，化学反応の促進，顔料の分散不安定等の面から他の
インクジェット記録法よりも、よりいっそう目詰まり等
のインクジェットにとって好ましくない技術課題があ
る。本発明は、このような過酷な条件にさらされるバブ
ルジェット記録法にとって、特に好適に適用されるもの
である。

【００３３】図１は、バブルジェット型記録ヘッドの一
例を説明するための図で、図１（Ａ）はヘッド斜視図、
図１（Ｂ）はヘッドを構成する蓋基板の斜視図、図１
（Ｃ）は該蓋基板を裏側から見た斜視図、図１（Ｄ）は
発熱体基板の斜視図であり、図中、１は蓋基板、２は発
熱体基板、３は記録液体流入口、４は吐出口、５は流
路、６は液室を形成するための領域、７は個別（独立）
の制御電極、８は共通電極、９は発熱体である。

【００３４】ここで蓋基板１は、ガラス基板や金属基板
にエッチング等の手法によって、流路５や液室６を形成
して製作できるが、最も好適な製作方法は、プラスチッ
クの成形によって形成する手法である。これは最初の金
型製作にややコストがかかるものの、その後は大量に生
産できるため、１個あたりの製作費を非常に低くでき
る。その際、本発明では、後述するが、使用するプラス
チックの硬さを適切に選ぶことにより吐出口４の部分の
損傷，摩耗をなくし、安定したインク滴吐出を得てい
る。

【００３５】図２は、バブルジェット方式のインクジェ
ットのインク滴吐出の原理を説明するための図である。
図２（Ａ）は定常状態であり、吐出口面でインク１０と
表面張力と外圧とが平衡状態にある。図２（Ｂ）は発熱
体９が加熱されて、発熱体９の表面温度が急上昇し隣接
インク層に沸騰現象が起きるまで加熱され、微小気泡１
１が点在している状態にある。

【００３６】図２（Ｃ）は発熱体９の全面で急激に加熱
された隣接インク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、気
泡１１が成長した状態である。この時、吐出口内の圧力
は、気泡の成長した分だけ上昇し、吐出口面での外圧と
のバランスがくずれ、吐出口よりインク柱１０′が成長
し始める。

【００３７】図２（Ｄ）は気泡１１が最大に成長した状
態であり、吐出口面より気泡の体積に相当する分のイン
クが押し出される。この時、発熱体９には電流が流れて
いない状態にあり、発熱体９の表面温度は降下しつつあ
る。気泡１１の体積の最大値は電気パルス印加のタイミ
ングからやや遅れる。

【００３８】図２（Ｅ）は気泡１１がインクなどにより
冷却されて収縮を開始し始めた状態を示す。インク柱１
０′の先端部では押し出された速度を保ちつつ前進し、
後端部では気泡の収縮に伴って吐出口内圧の減少により
吐出口面から吐出口内へインクが逆流してインク柱１
０′にくびれ１０″が生じている。

【００３９】図２（Ｆ）はさらに気泡１１が収縮し、発
熱体９の面にインク１０が接し、発熱体面がさらに急激
に冷却される状態にある。吐出口面では、外圧が吐出口
内圧より高い状態になるためメニスカスが大きく吐出口
内に入り込んできている。インク柱の先端部は液滴１２
になり、記録紙の方向へ８〜１３ｍ／ｓｅｃの速度で飛
翔している。

【００４０】図２（Ｇ）は吐出口にインクが毛細管現象
により再び供給（リフィル）されて図２（Ａ）の状態に
もどる過程で、気泡は完全に消滅している。

【００４１】図３は、図１に示したヘッドとは違い、流
路の先端部分に別途ノズル板２０を設けたもので、図３
（Ａ）はノズル板２０を取り付ける前の状態、図３
（Ｂ）は取り付けた後の状態を示している。この場合
も、このノズル板は、樹脂（プラスチック）フィルム
に、例えば、エキシマレーザーによってノズル２１を穿
孔したり、あるいは金属のエッチング，エレクトロフォ
ーミング，打ち抜き加工等の手法で形成されるが、その
材料はその硬さを後述のように適切に選ぶ必要がある。

【００４２】以上が熱を利用したバブルジェット型記録
ヘッドの一般的な構成，原理であるが、前述のように本
発明は、この方式に限定されるものではなく、全てのイ
ンクジェット記録法に適用されるものである。

【００４３】本発明は、このようなインクジェット記録
法に使用する記録液体（インク）を耐水性や耐光性が優
れた顔料を記録液体の着色剤として使用するものであ
る。しかしながら、この顔料を記録液体の着色剤として
使用した場合、顔料は染料のように液媒体中に溶解する
のではなく、分散しているため、液媒体中での安定性が
悪く、インク中の顔料の凝集，沈降，分離の発生やノズ
ル部の目詰まりを生じさせるという問題がある。とりわ
けノズル部の目詰まりは、インクが噴射しなくなるた
め、インクジェットにとっては致命的問題である。

【００４４】本発明は、これを解決するために、インク
を構成する材料ならびにノズル部の構成および使用する
顔料粒径ならびにインク中の顔料含有量などを鋭意検討
したものである。本発明では顔料インクを前提に考えて
いる。すなわち、記録液体中の着色剤は、水などの溶媒
に溶解している染料ではなく、顔料である微粒子が分散
しているものである。

【００４５】また、本発明は、上記のように、インクジ
ェット記録法に使用する記録液体（インク）を耐水性や
耐光性が優れた顔料を記録液体の着色剤として使用する
ものであるが、しかしながら、この顔料を記録液体の着
色剤として使用した場合、顔料は液媒体中に分散してい
る砥粒のような存在であり、インクを大量使用した場合
など、インクジェットヘッドのインクの通り道を、損傷
させたり摩耗させたりするという問題がある。とりわけ
吐出口部分の傷，摩耗はインク滴吐出性能に影響を及ぼ
すため問題となる。

【００４６】本発明は、これを解決するために、吐出口
部分を構成する材料の硬さやインク流量ならびにノズル
部の顔料粒径などを鋭意検討したものである。

【００４７】本発明に好適に適用される黒色顔料インク
としては、例えば、中性あるいは塩基性のｐＨを有する
黒色顔料を、第３級アミンの塩あるいは第４級アンモニ
ウム基を有するアクリル酸エステルモノマーあるいはア
クリルアミドモノマーを少なくとも構成成分とする水溶
性高分子を用いて分散処理してなるものであり、他の色
相のインク，例えば、イエロー，マゼンタ及びシアン等
のインクについても、これらの色相の顔料を、カルボキ
シル基あるいはスルホン基を水溶性基として有するアニ
オン系高分子分散剤を用いて分散処理してなるものであ
る。

【００４８】なお、ここでいう黒色顔料のｐＨとは、一
般に、カーボンブラックの物性測定法に用いられている
のと同様に、純水中に顔料を分散させた場合の溶液のｐ
Ｈ値をいう。また、記録に用いる被記録材が普通紙であ
る場合においては、該普通紙に対するインクの界面張力
において、黒色顔料インクの界面張力が、カラーインク
の界面張力よりも高いこと、更には、普通紙に対するイ
ンクの浸透速度において、黒色顔料インクの浸透速度
が、カラーインクの浸透速度よりも遅いことが好まし
い。

【００４９】以上のようなインクを用いて普通紙にカラ
ー記録を行うと、定着性よく、濃度も高く、境界滲みの
少ない画像を得ることができる。また、透明性を有する
被記録材に記録を行った場合でも鮮明な投影画像が得ら
れる。そして、いうまでもないが、顔料インクであるた
め、従来の染料インクを用いる場合に較べて、光や水に
対する抵抗性は非常に優れたものとなる。

【００５０】本発明で用いられる高分子分散剤は、主と
してビニルモノマーの重合によって得られるものであっ
て、得られる重合体の少なくとも一部を構成するカチオ
ン性モノマーとしては、下記のような第３級アミンモノ
マーの塩及びこれらの第４級化された化合物が挙げられ
る。

【００５１】すなわち、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル
メタクリレート［CH2=C(CH3)-COO-C2H4N(CH3)2］、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート［CH2=CH-COO-C
2H4N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタク
リレート［CH2=C(CH3)-COO-C3H6N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノプロピルアクリレート［CH2=CH-COO-C3H6N
(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド［CH2=CH-C
ON(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド［CH2=
C(CH3)-CON(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルア
クリルアミド［CH2=CH-CONHC2H4N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノエチルメタクリルアミド［CH2=C(CH3)-CON
HC2H4N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド［CH2=CH-CONH-C3H6N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノプロピルメタクリルアミド［CH2=C(CH3)-C
ONH-C3H6N(CH3)2］等である。

【００５２】第３級アミンの場合において、塩を形成す
る化合物としては、塩酸，硫酸，酢酸等が挙げられ、４
級化に用いられる化合物としては、塩化メチル，ジメチ
ル硫酸，ベンジルクロライド，エピクロロヒドリン等が
挙げられる。この中で、塩化メチル，ジメチル硫酸等が
分散剤を調製するうえで好ましい。以上のような第３級
アミンの塩、あるいは第４級アンモニウム化合物は水中
ではカチオンとして振る舞い、中和された条件では酸性
が安定溶解領域である。これらモノマーの共重合体中で
の含有率は２０〜６０重量％の範囲が好ましい。

【００５３】上記高分子分散剤の構成に用いられるその
他のモノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシエチル
メタクリレート、長鎖のエチレンオキシド鎖を側鎖に有
するアクリル酸エステル等のヒドロキシ基を有するアク
リル酸エステル、スチレン系モノマー等の疎水性モノマ
ー類、及びｐＨ７近傍の水に溶解可能な水溶性モノマー
として、アクリルアミド類，ビニルエーテル類，ビニル
ピロリドン類，ビニルピリジン類，ビニルオキサゾリン
類が挙げられる。疎水性モノマーとしては、スチレン，
スチレン誘導体，ビニルナフタレン，ビニルナフタレン
誘導体，（メタ）アクリル酸のアルキルエステル，アク
リロニトリル等の疎水性モノマーが用いられる。共重合
によって得られる高分子分散剤中において水溶性モノマ
ーは、共重合体を水溶液中で安定に存在させるために１
５〜３５重量％の範囲で用い、かつ疎水性モノマーは、
共重合体の顔料に対する分散効果を高めるために２０〜
４０重量％の範囲で用いることが好ましい。

【００５４】本発明のブラックインクに使用されるカー
ボンブラック顔料（C.I.ピグメントブラック７）として
は、＃２６００，＃２３００，＃９９０，＃９８０，＃
９６０，＃９５０，＃９００，＃８５０，＃７５０，＃
６５０，ＭＣＦ−８８，ＭＡ−６００，＃９５，＃５
５，＃５２，＃４７，＃４５，＃４５Ｌ，＃４４，＃４
０，＃３３，＃３２，＃３０，＃２５，＃２０，＃１
０，＃５（以上、三菱化学製）、Printex９５，Printex
９０，Printex８５，Printex８０，Printex７５，Print
ex４５，Printex４０，PrintexＰ，Printex６０，Print
ex３００，Printex３０，Printex３５，Printex２５，P
rintex２００，PrintexＡ，PrintexＧ，PrintexＬ６，P
rintexＬ（以上、デグッサ製）、Raven８５０，Raven７
８０ＵＬＴＲＡ，Raven７６０ＵＬＴＲＡ，Raven７９０
ＵＬＴＲＡ，Raven５２０，Raven５００，Raven４１
０，Raven４２０，Raven４３０，Raven４５０，Raven４
６０，Raven８９０，Raven１０２０（以上、コロンビア
製）、Regal ４１５Ｒ，Regal３３０Ｒ，Regal ２５０
Ｒ，Regal ９９５Ｒ，Monarch８００，Monarch８８０，
Monarch９００，Monarch４６０，Monarch２８０，Monar
ch１２０（以上、キャボット製）等が挙げられる。

【００５５】イエローインクに使用される顔料として
は、C.I.ピグメントイエロー１，C.I.ピグメントイエロ
ー２，C.I.ピグメントイエロー３，C.I.ピグメントイエ
ロー１２，C.I.ピグメントイエロー１３，C.I.ピグメン
トイエロー１４，C.I.ピグメントイエロー１６，，C.I.
ピグメントイエロー１７，C.I.ピグメントイエロー７
３，C.I.ピグメントイエロー７４，C.I.ピグメントイエ
ロー７５，C.I.ピグメントイエロー８３，C.I.ピグメン
トイエロー９３，C.I.ピグメントイエロー９５，C.I.ピ
グメントイエロー９７，C.I.ピグメントイエロー９８，
C.I.ピグメントイエロー１１４，C.I.ピグメントイエロ
ー１２８，C.I.ピグメントイエロー１２９，C.I.ピグメ
ントイエロー１５１，C.I.ピグメントイエロー１５４等
が挙げられる。

【００５６】マゼンタインクに使用される顔料として
は、C.I.ピグメントレッド５，C.I.ピグメントレッド
７，C.I.ピグメントレッド１２，C.I.ピグメントレッド
４８（Ｃａ），C.I.ピグメントレッド４８（Ｍｎ），C.
I.ピグメントレッド５７（Ｃａ），C.I.ピグメントレッ
ド５７：１，C.I.ピグメントレッド１１２，C.I.ピグメ
ントレッド１２３，C.I.ピグメントレッド１６８，C.I.
ピグメントレッド１８４，C.I.ピグメントレッド２０２
等が挙げられる。

【００５７】シアンインクに使用される顔料としては、
C.I.ピグメントブルー１，C.I.ピグメントブルー２，C.
I.ピグメントブルー３，C.I.ピグメントブルー１５：
３，C.I.ピグメントブルー１５：３４，C.I.ピグメント
ブルー１６，C.I.ピグメントブルー２２，C.I.ピグメン
トブルー６０，C.I.バットブルー４，C.I.バットブルー
６０等が挙げられる。

【００５８】以上の他に、レッド，グリーン，ブルーそ
の他の３原色以外の中間色が必要とされる場合には、以
下のような顔料を単独あるいは併用して用いることが好
ましい。例えば、C.I.ピグメントレッド２０９，C.I.ピ
グメントレッド１２２，C.I.ピグメントレッド２２４，
C.I.ピグメントレッド１７７，C.I.ピグメントレッド１
９４，C.I.ピグメントオレンジ４３，C.I.バットバイオ
レット３，C.I.ピグメントバイオレット１９，C.I.ピグ
メントグリーン３６，C.I.ピグメントグリーン７，C.I.
ピグメントバイオレット２３，C.I.ピグメントバイオレ
ット３７，C.I.ピグメントブルー１５：６，C.I.ピグメ
ントブルー２０９等が挙げられる。

【００５９】また、カラーインク中には下記に挙げるよ
うな染料を共存させてもよい。イエローインクに用いら
れる染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー１
１，C.I.アシッドイエロー１７，C.I.アシッドイエロー
２３，C.I.アシッドイエロー２５，C.I.アシッドイエロ
ー２９，C.I.アシッドイエロー４２，C.I.アシッドイエ
ロー４９，C.I.アシッドイエロー６１，C.I.アシッドイ
エロー７１，C.I.ダイレクトイエロー１２，C.I.ダイレ
クトイエロー２４，C.I.ダイレクトイエロー２６，C.I.
ダイレクトイエロー４４，C.I.ダイレクトイエロー８
６，C.I.ダイレクトイエロー８７，C.I.ダイレクトイエ
ロー９８，C.I.ダイレクトイエロー１００，C.I.ダイレ
クトイエロー１３０，C.I.ダイレクトイエロー１４２等
が挙げられる。

【００６０】マゼンタインクに用いられる染料として
は、C.I.アシッドレッド１，C.I.アシッドレッド６，C.
I.アシッドレッド８，C.I.アシッドレッド３２，C.I.ア
シッドレッド３５，C.I.アシッドレッド３７，C.I.アシ
ッドレッド５１，C.I.アシッドレッド５２，C.I.アシッ
ドレッド８０，C.I.アシッドレッド８５，C.I.アシッド
レッド８７，C.I.アシッドレッド９２，C.I.アシッドレ
ッド９４，C.I.アシッドレッド１１５，C.I.アシッドレ
ッド１８０，C.I.アシッドレッド２５４，C.I.アシッド
レッド２５６，C.I.アシッドレッド２８９，C.I.アシッ
ドレッド３１５，C.I.アシッドレッド３１７，C.I.ダイ
レクトレッド１，C.I.ダイレクトレッド４，C.I.ダイレ
クトレッド１３，C.I.ダイレクトレッド１７，C.I.ダイ
レクトレッド２３，C.I.ダイレクトレッド２８，C.I.ダ
イレクトレッド３１，C.I.ダイレクトレッド６２，C.I.
ダイレクトレッド７９，C.I.ダイレクトレッド８１，C.
I.ダイレクトレッド８３，C.I.ダイレクトレッド８９，
C.I.ダイレクトレッド２２７，C.I.ダイレクトレッド２
４０，C.I.ダイレクトレッド２４２，C.I.ダイレクトレ
ッド２４３等が挙げられる。

【００６１】シアンインクに用いられる染料としては、
C.I.アシッドブルー９，C.I.アシッドブルー２２，C.I.
アシッドブルー４０，C.I.アシッドブルー５９，C.I.ア
シッドブルー９３，C.I.アシッドブルー１０２，C.I.ア
シッドブルー１０４，C.I.アシッドブルー１１３，C.I.
アシッドブルー１１７，C.I.アシッドブルー１２０，C.
I.アシッドブルー１６７，C.I.アシッドブルー２２９，
C.I.アシッドブルー２３４，C.I.アシッドブルー２５
４，C.I.ダイレクトブルー６，C.I.ダイレクトブルー２
２，C.I.ダイレクトブルー２５，C.I.ダイレクトブルー
７１，C.I.ダイレクトブルー７８，C.I.ダイレクトブル
ー８６，C.I.ダイレクトブルー９０，C.I.ダイレクトブ
ルー１０６，C.I.ダイレクトブルー１９９等が挙げられ
る。ただし、これらの染料を共存させる場合も、顔料粒
径ならびにインク中の顔料含有量などは後述する範囲内
に入っている必要がある。

【００６２】本発明において、前記したカチオン系水溶
性高分子を分散剤として使用して顔料を分散する際に、
物性面から好ましい顔料としては、等電点が６以上に調
節された顔料、あるいは顔料を特徴づける単純水分散体
のｐＨが中性あるいは塩基性のｐＨを有するもの、例え
ば、７以上〜１０であるような顔料が分散性の点で好ま
しい。これは顔料とカチオン系水溶性高分子とのイオン
的な相互作用力が強いためと理解されている。

【００６３】以上のような材料を用いて顔料の微粒子水
性分散体を得るには、以下のような方法を採用すること
が好ましい。 （１）カーボンブラックの場合：カーボンブラックをカ
チオン分散剤溶液中にてプレミキシング処理を行い、引
き続き高ずり速度の分散装置でミリングし、希釈後、粗
大粒子を除去するために遠心分離処理を行う。その後、
所望のインク処方のための材料を添加し、場合によって
は、エイジング処理を施す。しかる後、最終的に所望の
平均粒径を有する顔料分散体を得るために遠心分離処理
を行う。このようにして作製されるインクのｐＨは３〜
９の範囲とするのが好ましい。

【００６４】（２）その他の色相の顔料の場合：アニオ
ン系分散剤を用いる以外は、基本的にはカーボンブラッ
クと同様である。但し、小粒径にするのが困難な有機顔
料の場合には、顔料合成と同時、あるいは合成途中段階
で界面活性剤処理を行い、顔料粒子の結晶成長を抑制
し、濡れ性を高めた加工顔料を使用することが望まし
い。このようにして作製したインクのｐＨは５〜１０の
範囲とするのが好ましい。カーボン黒色インク及びカラ
ーインク何れの場合でも、その平均粒径は０.０２〜１
μｍの範囲であることが分散体の安定性上必須であり、
好ましくは、０.０３〜０.４μｍの範囲である。これは
分散体の安定性という観点からの必須条件であるが、微
細な開口からインクを吐出させるといういわゆるインク
ジェットに必須という観点から、この平均粒径を検討す
ると微細な開口すなわち吐出口での目詰まりを考慮に入
れる必要があるが、これは後述する。なお、良好なイン
クの表面張力は１０〜６０ｄｙｎ／ｃｍの範囲である。

【００６５】これらのインクを用いて普通紙へ記録する
場合には、記録される文字の鮮明さの点から、黒色顔料
インクは用紙との界面張力が高いことが好ましい。一
方、カラーインクは、カラーインク間の相互拡散による
滲み（カラーブリード）を少なくするために、速い浸透
速度を持つことがよい結果となるので、用紙との界面張
力が低いことが好ましい。このように、黒色インクが酸
性で高い界面張力を持ち、カラーインクが塩基性で低い
界面張力を持っていると、黒色インクが、カラーインク
側に流れ込む傾向が少なくなり、黒色インクとカラーイ
ンクのカラーブリードは事実上全くなくなる。なお、上
記のインクと用紙の界面張力は、例えば、動的濡れ性試
験機として市販されている装置（Wilhelmy法を用いた装
置で、製品名称WET-3000レスカ株式会社製）等によって
測定される量である。界面張力が高いとは、普通紙に対
する接触角が１秒〜数秒の短時間においても、９０゜以
上であることを指し、界面張力が低いとは、９０゜以下
であることを指している。

【００６６】本発明で使用するカラーインクに使用され
る分散剤は、アルカリ可溶性の水溶性脂樹であり、重量
平均分子量は１,０００〜３０,０００であり、好ましく
は３,０００〜１５,０００の範囲である。具体的には、
スチレン，スチレン誘導体，ビニルナフタレン，ビニル
ナフタレン誘導体，アクリル酸のアルキルエステル，メ
タクリル酸のアルキルエステル等の疎水性モノマーと、
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸及びその脂肪族ア
ルコールエステル，アクリル酸，メタクリル酸，マレイ
ン酸，イタコン酸，フマール酸及びそれらの誘導体等の
親水性モノマーからなる共重合体及びそれらの塩等であ
る。共重合体はランダム，ブロック，グラフト等の何れ
の構造を有していてもよく、酸価は１００〜４３０、好
ましくは、１３０〜３６０の範囲である。

【００６７】本発明に使用される分散剤としては、更
に、ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセルロー
ス等の水溶性ポリマー，ナフタレンスルホン酸ホルムア
ルデヒド縮合物，ポリスチレンスルホン酸等の水溶性樹
脂も使用することが可能である。しかし、アルカリ可溶
性の水溶性脂樹の方が分散液の低粘度化が可能で、分散
も容易であるという利点がある。これらの分散剤の使用
量は、選択した顔料と分散剤とを用いて実験的に決定さ
れるが、顔料に吸着せず溶解している樹脂の量は、イン
ク中で４重量％以下であることが好ましい。

【００６８】上記分散剤を水系にて用いるには塩基が必
要である。そのために好適な塩基としては、エタノール
アミン，ジエタノールアミン，トリエタノールアミン，
Ｎ−メチルエタノールアミン，Ｎ−エチルジエタノール
アミン，２−アミノ−２−メチルプロパノール，２−エ
チル−２−アミノ−１，３−プロパンジオール，２−
（２−アミノエチル）エタノールアミン，トリス（ヒド
ロキシメチル）アミノメタン，アンモニア，ピペリジ
ン，モルフォリン，β−ジヒドロキシエチル尿素等の有
機塩基，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化リ
チウム等の無機塩基が挙げられる。最適な塩基種は選択
した顔料及び分散剤の種類によって異なるが不揮発性で
安定、かつ保水性の高いものが好ましい。用いる塩基の
量は基本的には分散剤の酸価から計算される量から、そ
れを中和するに必要な塩基量として夫々用いられる。場
合によっては、酸の当量を上回る量の塩基を用いる場合
がある。それは、分散性向上，インクのｐＨ調整，記録
性能の調整，保湿性の向上等の目的で行う。

【００６９】本発明においてインクに用いられる溶剤と
しては、水と混和性がある有機溶剤類である。有機溶剤
としては下記の如く３群に分けることができる。即ち、
保湿性が高く，蒸発しにくく，親水性に優れる第１群の
溶剤、有機性があり疎水性の表面への濡れ性がよく、蒸
発乾燥性もある第２群の溶剤、適度の濡れ性を有し低粘
度の第３群の溶剤（一価アルコール類）である。

【００７０】第１群に属する溶媒としては、エチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、トリプロピレングリコール、グリセリン、１，
２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリ
オール、１，２，５−ペンタントリオール、１，２−ブ
タンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタ
ンジオール、ジメチルスルホキシド、ダイアセトンアル
コール、グリセリンモノアリルエーテル、プロピレング
リコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル３００、チオジグリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン、２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、１，３−
ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルフォラン、トリ
メチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペン
チルグリコール、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコ
ールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ
エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレング
リコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール
モノメチルエーテル、β−ジヒドロキシエチルウレア、
ウレア、アセトニルアセトン、ヘンタエリスリトール、
１，４−シクロヘキサンジオール等が挙げられる。

【００７１】第２群に属する溶媒としては、ヘキシレン
グリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコー
ルモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ト
リエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレ
ングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコー
ルジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチ
ルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレング
リコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコール
モノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブ
チルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、グリセリンモノアセテート、グリセリンジアセ
テート、グリセリントリアセテート、エチレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノー
ル、１，２−シクロヘキサンジオール、１−ブタノー
ル、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−ヘキ
セン−２，５−ジオール、２，３−ブタンジオール、
１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオー
ル、２，５−ヘキサンジオール等が挙げられる。

【００７２】第３群に属する溶媒としては、エタノー
ル、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、１−メトキ
シ−２−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラ
ヒドロフルフリルアルコール等が挙げられる。以上のよ
うな水溶性溶媒の総量は、おおむねインク全体に対して
５〜４０重量％の範囲で使用することが好ましい。

【００７３】本発明のインクを構成する各水性顔料イン
クには、界面活性剤，ｐＨ調整剤，防腐剤等を添加する
ことが可能である。界面活性剤は浸透性の高いカラーイ
ンクの調製，バブルジェット方式における発熱ヒータ
ー，吐出ノズル表面への濡れ性の調節等に有益である。
材料としては既存の市販品から適宜選択することができ
る。以上のような材料から構成される各インクの物性を
まとめると、黒色インクは、高い表面張力（概略３０〜
６０ｄｙｎ／ｃｍ）を有し、一方、カラーインクは低い
表面張力（概略１０〜４０ｄｙｎ／ｃｍ）を有すること
が好ましい。

【００７４】以上のような、本発明における黒色水性顔
料インクとカラーインクを使用して普通紙に対してカラ
ー記録を行うと、黒の文字等が鮮明であり、画像やグラ
フと黒の文字が隣り合っていても相互滲みがなく夫々明
瞭である。

【００７５】本発明のカラーインクを使用する場合、被
記録材としては、一般の普通紙（例えば、上質紙，中質
紙あるいはボンド紙等），コート紙，ＯＨＰ用のプラス
チックフィルム等の何れでも使用することができる。前
述のように、本発明は全てのインクジェット記録方式に
適用できるが、中でも、熱エネルギーによるインクの発
泡現象によってインクを吐出させるタイプのインクジェ
ット記録方法に使用する場合に特に好適であり、インク
の吐出が極めて安定し、サテライトドットの発生等が生
じないという特徴がある。但し、この場合に熱的な物
性、例えば、比重，熱膨張係数及び熱伝導率等を調整す
る必要が生ずることもある。

【００７６】次に、本発明のより特徴的な点について説
明する。前述のように、本発明は、微細な開口からイン
クを吐出させるといういわゆるインクジェット記録方式
に関するものであり、インクジェット記録方式にとっ
て、吐出口部における目詰まりは致命的なものである。
これは染料インクを使用するものより、本発明のよう
に、溶媒中に微粒子を分散させた顔料インクを使用する
ものでは、顔料が染料のように溶解しているわけではな
く分散しているだけなので、より目詰まりが起こりやす
い。さらに、本発明では、従来にはない微細な吐出口
径、例えば、吐出口径がΦ２５μｍ以下（面積でいうな
らば５００μｍ²未満）であるようなインクジェット記
録ヘッドを想定しているので、この目詰まりは大変深刻
な問題である。

【００７７】ところで目詰まりとは、微細な開口からイ
ンクが噴射するというインクジェット記録方式の原理そ
のものに由来するものである。つまり、開口が微細であ
るがゆえに生じるものである。よって、その開口の大き
さと、いわばインク中の異物とでもいうべき顔料の大き
さには密接な関係がある。

【００７８】本発明は、この点に鑑み、吐出口の大きさ
と顔料粒子の大きさに着目し、目詰まりの生じにくさと
それらの関係を見い出したものである。具体的には、顔
料粒子径を変えたインクを調合し、吐出口の大きさがわ
かっているインクジェット記録ヘッドを使用し、一定時
間インク噴射を行った後、一定時間放置し、インク噴射
を再開し、吐出口の目詰まりの有無を調べた。その場
合、吐出口の完全閉塞だけではなく、部分的な目詰まり
およびそれに至る事前の兆候（わずかな目詰まり）も目
詰まりとみなしてテストした。

【００７９】使用したヘッドは、図１に示したような構
成の熱エネルギーを使用するインクジェット記録方式の
ヘッドである。但し、図１に示したヘッドは、流路の先
端がそのまま吐出口になっているものを示したが、実験
に使用したものは、図３に示すように、この先端に流路
の配列密度４と同じ配列密度で形成したノズル２１を有
するノズル板２０を設けたものである（図３（Ａ）はノ
ズル板２０を取り付ける前の斜視図、図３（Ｂ）は取り
付けた後の斜視図である）。また、その吐出口（ノズ
ル）の数も、図１，図３に示したものは説明を簡単にす
るため吐出口が４個しかないもの、あるいは部分的に示
したものであるが、実際に使用したのは吐出口の数が１
２８個で、その配列密度が４００ｄｐｉのものでる。ま
た、発熱体の大きさは２２μｍ×９０μｍで、その抵抗
値は１１０Ωであり、インク噴射の駆動電圧は２４Ｖ，
駆動パルス巾は６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚと
した。なお、記録ヘッドはＨ１〜Ｈ４まで用意した（そ
れぞれの吐出口径をＨ１＝Φ２５μｍ，Ｈ２＝Φ２０μ
ｍ，Ｈ３＝Φ１５μｍ，Ｈ４＝Φ１０μｍとした）。ま
た、そのノズル板の厚さは、全て４０μｍとした。

【００８０】使用したインクは、以下のような組成およ
び製法によるものであるが、顔料粒径が０.００５〜１
μｍまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるＨ１〜
Ｈ４と組み合わせてテストした。また、一定時間インク
噴射を行った後の放置の条件は、温度４０℃，湿度３０
％の雰囲気中で１０時間放置である。

【００８１】インクの製法を以下に示す。スチレン／メ
タクリル酸／ブチルアクリレートからなる、酸価３２
５、重量平均分子量１１,０００、ガラス転移温度８４
℃の共重合体Ｐをカリウムを用いて溶解した水溶液を用
い、以下のカーボンブラック分散体Ｄ１〜Ｄ１０を作製
した。 ・共重合体Ｐ水溶液（固形分２０重量％） ４０部 ・カーボンブラック ＭＣＦ−８８（三菱化学製） ２４部 ・ジエチレングリコール ２０部 ・イソプロピルアルコール １０部 ・水 １３０部

【００８２】これらの材料をバッチ式縦型サンドミル
（アイメックス製）に仕込み、１ｍｍ径のガラスビーズ
をメディアとして充填し、水冷しつつ３時間分散処理を
行った。分散後の液の粘度は１７ｃＰ，ｐＨ＝９.６の
粗分散体を得た。この分散液を遠心分離機にかけ粗大粒
子を除去し、また、遠心分離の条件を種々変えることに
よって顔料の平均粒径を０.００５〜１μｍまで変えた
分散体Ｄ１〜Ｄ１７を得た。これらの分散体を水にて希
釈し、粘度２.５ｃＰ，表面張力４５ｄｙｎ／ｃｍ，ｐ
Ｈ＝９.５の黒色塩基性インクジェット用インクＢ１〜
Ｂ１７を得た。最終調製物の固形分は約７重量％であっ
た。なお、これらのインク中の最終的な顔料含有率は５
重量％である。なお、平均粒径は、動的光散乱法による
粒度分布測定装置ＥＬＳ−８００（大塚電子製）にて測
定を行い、平均量は自己相関関数の初期勾配から得られ
る値で示した。

【００８３】これらのインクＢ１〜Ｂ１７と上記の吐出
口径を変えたヘッドＨ１〜Ｈ４を組み合わせて、目詰ま
りの発生状況を調べた結果を表１〜表４に記す。 但し、表１はヘッドＨ１（吐出口径Ｄｏ＝Φ２５μｍ）
の場合 表２はヘッドＨ２（吐出口径Ｄｏ＝Φ２０μｍ）の場合 表３はヘッドＨ３（吐出口径Ｄｏ＝Φ１５μｍ）の場合 表４はヘッドＨ４（吐出口径Ｄｏ＝Φ１０μｍ）の場合 を示す。

【００８４】

【表１】

【００８５】

【表２】

【００８６】

【表３】

【００８７】

【表４】

【００８８】以上の結果より、顔料粒径Ｄｐと吐出口径
Ｄｏとは、０.００１≦Ｄｐ／Ｄｏ≦０.０１の関係を満
足するようにすれば目詰まりのない安定したインク噴射
が得られることがわかる。なお、実験では、吐出口が丸
いもので行っているが、他の形状（多角形）の場合は、
その面積比で換算した範囲内にすればよい。

【００８９】次に本発明の他の特徴について説明する。
前述のように本発明は、顔料インクを前提に考えてい
る。すなわち、記録液体中の着色剤は、水などの溶媒に
溶解している染料ではなく、顔料である微粒子が分散し
ているものである。よって、その顔料含有量や固形分を
含む顔料の分散剤のインク中の含有量は、目詰まりに対
して大きな影響をおよぼす。そこで、ここでは、それら
の含有量と吐出口の目詰まりの関係について調べた。

【００９０】使用したヘッドは、前記ヘッドＨ２（吐出
口径Ｄｏ＝Φ２０μｍ）と同じものであり、顔料粒径Ｄ
ｐ＝０.０３μｍのインク（Ｂ４）において、その顔料
含有量と顔料分散剤としてのスチレン／メタクリル酸／
ブチルアクリレートからなる共重合体Ｐの量を変えて、
最終的なインク中の固形分の量と目詰まりのしやすさを
調べた。目詰まりテストの方法などは、前述の方法と同
じである。結果を表５に示す。

【００９１】

【表５】

【００９２】以上の結果より、インク中の顔料含有量は
１〜１０重量％にすればよく、それより多くすると目詰
まりが生ずることがわかる。また、顔料含有量だけでな
く、顔料も含む最終的な固形分の量も１５重量％以下に
しなければならないこともわかる。なお、顔料含有量が
１重量％の場合は目詰まりの心配はないが、このインク
だけで使用する場合は濃度が低くて実用的ではない。た
だし、複数の種類のいわゆる濃淡インクを用いる記録装
置の淡いインクとして好適に使用できる。また、このイ
ンクだけで使用する場合であっても、染料を添加して濃
度不足分を補うことは可能である。

【００９３】次に、本発明のさらに他の特徴について説
明する。本発明が適用されるインクジェット記録ヘッド
は、一般的にはカラー記録に好適に適用されるので、こ
こでは、本発明が好適に適用されるカラーインクジェッ
ト記録ヘッドの構成を説明する。

【００９４】図４は、本発明のインクジェットヘッドの
一例を示す図で、本発明では、図示のように、１枚の共
通の発熱体基板部３０の上に、複数色のインク吐出エレ
メント３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃを形成してなる。この例
では、複数色のインクとして、イエロー（Ｙ），マゼン
タ（Ｍ），シアン（Ｃ）の３色の例を示している。な
お、この例、およびこれ以降の例で、各色のインク吐出
エレメント，吐出口は、図を簡単にするため、各色４個
あるいは５個で説明するが、実際には、各色６４〜５１
２個が好適に使用される。

【００９５】図５は、図４の記録ヘッド部に、それぞれ
Ｙ，Ｍ，Ｃのインクが供給されるようなインクタンク部
４０を設けた図を示す。なお、この図は、記録ヘッド部
とインクタンク部とで構成される本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドの概念を示す図であり、実際のもの（後述
する）とは異なる。

【００９６】図６は、本発明によるインクジェットヘッ
ドをキャリッジ上に搭載して記録を行う、いわゆるシリ
アルプリンタの構成を示す図で、図中、５０は本発明に
よるインクジェットヘッド、５１は記録紙、５２はキャ
リッジ、５３はキャリッジのガイドロッド、５４はキャ
リッジを移動させるためのネジ棒、５５は記録紙搬送ロ
ーラ、５６は記録紙おさえコロで、周知のように、縦方
向（記録紙５１の移動方向）にＹ，Ｍ，Ｃと１列に配列
された記録ヘッド５０（図示例の場合、図５に示したヘ
ッドが搭載されている）を、記録紙５１の前をＸ方向に
往復運動しながら記録を行う。本発明では、キャリッジ
を１回走査するごとに記録紙を図の矢印Ｙ方向に移動し
ていく。従って、１回の走査で記録される領域は、ヘッ
ドの吐出エレメント、つまり、吐出口の列の長さ分だけ
である。また、Ｙ，Ｍ，Ｃは縦方向に１列に並んでいる
ので、２回以上の走査によって、Ｙ，Ｍ，Ｃのインクに
よる印写領域がオーバーラップすることにより、はじめ
てフルカラー記録を行うことができる。

【００９７】なお、以上の説明は、Ｙ，Ｍ，Ｃの３色の
例を示したが、本発明では、これにブラック（Ｂ）を加
えた４色の吐出口列を持つインクジェットにも適用され
る。図７にその例を示すが、この場合、図示のように、
図４に示した例に、更にブラック用のインク吐出エレメ
ント３１Ｂを付加したものとなる。

【００９８】図８は、４色の吐出口列を持つ他の例であ
る。図４には、各色のインク流路を独立に製作した例を
示しているが、この図は、４色分の流路を一体的にプラ
スチック６０の成形で製作した例である。こうすること
により、そのアセンブリコストは著しく下げることがで
きる。

【００９９】通常、カラーインクジェット記録装置は、
図１に示したような１つの記録ヘッドに１色のインクを
充填し、これを複数色分、図９のように、キャリッジ７
０上に並べて構成する。７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１
Ｙはそれぞれブラック，シアン，マゼンタ，イエローの
各カラーインクを吐出するための記録ヘッドである。こ
れは、一つには目詰まり対策等の信頼性確保のためであ
る。例えば、図５のように４色のインクを充填したヘッ
ド７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙを独立にキャリッジ
７０上に並べて構成した場合、仮にどれか１色のヘッド
が目詰まりを起こした場合、その１色のヘッドを交換す
ることにより、もとの状態に回復させることができる。

【０１００】一方、本発明では、図４〜図８に示した、
複数色にインクを吐出させるための記録ヘッドを一体的
に形成している。前述のように、目詰まりを起こした場
合の回復措置を考えると、図９に示したように、複数色
のインクを充填したヘッドを独立にキャリッジ上に並べ
て構成するほうが有利ではあるが、本発明では前述のよ
うに、その顔料粒径，含有率あるいはインク中の固形分
の量を鋭意検討して最適化したため、目詰まりの不安は
解消している。よって、図５に示したような複数色のイ
ンクを充填したヘッドを独立にキャリッジ上に並べて構
成する必要はなく、アセンブリコストの低減，コンパク
ト性の実現，複数色のドット位置精度の高精度化のため
に、図４〜図８に示したように、複数色のインクを吐出
させるための記録ヘッドを一体的に形成している。

【０１０１】なお、ここでいう一体的形成とは、図４〜
図８に示したバブルジェットヘッドの例のように発熱体
基板を共通の１枚の基板にした例のみならず、図１０に
示すように複数色のインクを充填したヘッド、例えば、
７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙを積層して一体化した
ものも含む。この例では、流路の先端７２Ｂ，７２Ｃ，
７２Ｍ，７２Ｙに共通の１枚のノズル板７３を設けた例
を示しており（図１０（Ａ）はノズル板７３を取り付け
る前、図１０（Ｂ）は取り付けた後の斜視図）、この場
合は、高精度に穿孔，アセンブリ化，一体化された共通
の１枚のノズル板７３を設けているため、製造コストの
低減のみならず、複数色のドット位置精度も高精度が得
られる。

【０１０２】図１１は、複数色（この例では、Ｙ，Ｍ，
Ｃの３色）のインクを噴射できるヘッドユニットをイン
ク容器部と一体的に形成した例であり、図１１（Ａ）は
全体斜視図、図１１（Ｂ）は分解斜視図で、図中、１０
０はヘッドユニット、１０１はヘッドチップ、１０２は
プリントサーキット、１０３は上蓋、１０４はインク容
器部、１０５（１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ）はステ
レスメッシュフィルタ、１０６（１０６Ｙ，１０６Ｍ，
１０６Ｃ）はインクを含んだフォーム材、１０７は底
蓋、この例では、ヘッド部およびそれに連絡するインク
容器部を内部で３つに分けて、Ｙ，Ｍ，Ｃののインクを
別々に充填したものである。このように、複数色を一体
型にしたヘッドユニットは、非常にコンパクトに形成で
きるので、キャリッジに搭載する際、軽量小型であるた
め、小さなキャリッジですみ、また、キャリッジを駆動
するモータも小型，省エネルギーが実現できる。

【０１０３】図１２は、図１１に示した複数色のインク
容器一体型ヘッドユニットにおいて、インク容器部のみ
を分離可能な構成とした場合の例を説明するための図
で、図１２（Ａ）はヘッドユニット１１０の全体斜視
図、図１２（Ｂ）は該ヘッドユニット１１０を記録ヘッ
ド部１１１とインク容器部１１２を分離した状態の斜視
図を示す。これにより、カラーイメージ印写で大量にイ
ンクを消費してもインク容器部１１２のみを交換すれば
よいので、コスト低減が実現する。しかも、図１１で説
明したカラーの一体型ヘッドの利点はそのまま維持され
る。

【０１０４】図１３は、上記のような一体型ヘッドユニ
ットで、インクの色ごとにインク容器部を分離できるよ
うにした例を説明するための図で、図１３（Ａ）は全体
斜視図、図１３（Ｂ）はヘッドユニット１１０の記録ヘ
ッド部１１１と各色のインク容器部１１２（１１２Ｙ，
１１２Ｍ，１１２Ｃ）を分離した状態の斜視図を示す。
このようにすることのメリットは、カラーイメージ印写
では、必ずしもＹ，Ｍ，Ｃのインクが同じスピードで消
費されるわけではないので、もし、図１１，図１２の例
において、どれかのインクがなくなった時に他のインク
が残っていても、ヘッドユニットあるいは一体型インク
容器全体を交換しなければならず、ランニングコストの
面で不利であるのに対して、本発明のように各色のイン
ク容器を別々にしておくことにより、なくなってインク
の容器のみ交換することで、より一層のランニングコス
トの低減が実現する。

【０１０５】前述のように、目詰まりとは、微細な開口
からインクが噴射するというインクジェット記録方式の
原理そのものに由来するものである。つまり、開口が微
細であるがゆえに生じるものである。よって、その開口
すなわち吐出口の各ディメンション，形状，性状と、い
わばインク中の異物とでもいうべき顔料の大きさとには
密接な関係がある。

【０１０６】本発明は、この点に鑑み、吐出口の各ディ
メンション，形状，性状と顔料粒子の大きさに着目し、
目詰まりの生じにくさとそれらの関係を見い出したもの
である。具体的には、顔料粒子径を変えたインクを調合
し、各ディメンション，形状，性状がわかっているイン
クジェット記録ヘッドを使用し、一定時間インク噴射を
行った後、一定時間放置し、インク噴射を再開し、吐出
口の目詰まりの有無を調べた。その場合、吐出口の完全
閉塞だけではなく、部分的な目詰まりおよびそれに至る
事前の兆候（わずかな目詰まり）も目詰まりとみなして
テストした。

【０１０７】使用したヘッドは、図１に示したような構
成の熱エネルギーを使用するインクジェット記録方式の
ヘッドである。ただし図１に示したヘッドは、流路の先
端がそのまま吐出口になっているものを示したが、実験
に使用したものは、図３に示すように、この先端に流路
の配列密度と同じ配列密度で形成したノズル２１を有す
るノズル板２０を設けたものである。また、その吐出口
（ノズル）の数も、図１，図３に示したものは、説明を
簡単にするため吐出口が４個しかないものであるが、実
際に使用したのは吐出口の数が１２８個で、その配列密
度が４００ｄｐｉのものである。また、発熱体の大きさ
は２２μｍ×９０μｍで、その抵抗値は１１０Ωであ
り、インク噴射の駆動電圧は２４Ｖ，駆動パルス幅は
６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚとした。なお、記
録ヘッドは吐出口径をΦ２５μｍとし、吐出口部の厚さ
（吐出口部の奥行き部分の距離）を変えた３種類のヘッ
ド（Ｈ１〜Ｈ３）を用意した（それぞれ吐出口部の厚さ
を、ｔ＝４０μｍ（Ｈ１），５０μｍ（Ｈ２），６０μ
ｍ（Ｈ３）とした）。

【０１０８】使用したインクは、以下のような組成およ
び製法によるものであるが、顔料粒径が０.００５〜４
μｍまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるヘッド
Ｈ１〜Ｈ３と組み合わせてテストした。また、一定時間
インク噴射を行った後の放置の条件は、温度４０℃，湿
度３０％の雰囲気中で１０時間放置である。

【０１０９】インクの製法を以下に示す。スチレン／ア
クリル酸／エチルアクリレートからなる、酸価２９０、
重量平均分子量５,０００、ガラス転移温度７７℃の共
重合体Ｐをモノエタノールアミンを用いて溶解した水溶
液を用い、アントラキノン系顔料ピグメントレッド−１
７７分散体Ｄ１〜Ｄ２０を作製した。 ・共重合体Ｐ水溶液（固形分１５重量％） ４０部 ・ピグメントレッド−１７７（クロモフタールレッドＡ２Ｂ， チバガイギー製） ２４部 ・ジエチレングリコール ２０部 ・イソプロピルアルコール １０部 ・水 １３０部

【０１１０】これらの材料をバッチ式縦型サンドミル
（アイメックス製）に仕込み、１ｍｍ径のガラスビーズ
をメディアとして充填し、水冷しつつ３時間分散処理を
行った。分散後の液の粘度は３０ｃＰ，ｐＨ＝９.８の
粗分散体を得た。この分散液を遠心分離機にかけ粗大粒
子を除去し、また、遠心分離の条件を種々変えることに
よって顔料の平均粒径を０.００５〜４μｍまで変えた
分散体Ｄ１〜Ｄ２０を得た。これらの分散体を水，ジエ
チレングリコール，エチレングリコールモノブチルエー
テル（６０：２５：１５重量比）にて希釈し、粘度３ｃ
Ｐ，表面張力４０ｄｙｎ／ｃｍ，ｐＨ＝９.５の赤色塩
基性インクジェット用インクＲ１〜Ｒ２０を得た。最終
調製物の固形分は約７.５重量％であった。なお、これ
らのインク中の最終的な顔料含有率は５重量％である。

【０１１１】なお、平均粒径は、動的光散乱法による粒
度分布測定装置ＥＬＳ−８００（大塚電子製）にて測定
を行い、平均量は自己相関関数の初期勾配から得られる
値で示した。これらのインクＲ１〜Ｒ２０と上記の吐出
口部の厚さ（吐出口部の奥行き部分の距離）を変えたヘ
ッドを組み合わせて、目詰まりの発生状況を調べた結果
を表６〜表８に記す。

【０１１２】

【表６】

【０１１３】

【表７】

【０１１４】

【表８】

【０１１５】以上の結果より、顔料粒径Ｄｐと吐出口の
奥行き部分の距離（ノズル厚さ）ｔとは、Ｄｐ／ｔ≦
０.０１の関係を満足するようにすれば目詰まりのない
安定したインク噴射が得られることがわかる。なお、ヘ
ッドの構成によっては、流路と吐出口（ノズル）が連続
的につながっているような場合もあるが、本発明でいう
ところの吐出口の奥行き部分の距離（ノズル厚さ）ｔと
は、実質的にノズルを構成する部分の距離，厚さを意味
する。

【０１１６】次に本発明の他の特徴について説明する。
前述のように、本発明の記録液体中の着色剤は、水など
の解媒に溶解している染料ではなく、顔料である微粒子
が分散しているものである。前述の結果では、このよう
ないわゆる顔料インクであっても、顔料粒径と吐出口の
奥行き部分の距離（ノズル厚さ）との関係をある範囲内
にすれば、目詰まりが生じないことがわかったが、この
ような顔料インクを使って、インク滴噴射を行うには、
目詰まりだけではなく、安定した噴射およびそれによっ
て紙等の被記録体上にインク滴を狙いの位置に高精度に
付着させる必要がある。

【０１１７】ここでは、目詰まりに多いに関係する吐出
口の奥行き部分の距離（ノズル厚さ）ｔと吐出口面から
紙等の被記録体までの距離Ｌの関係について調べた。使
用したへッドは前述のＨ１〜Ｈ３のヘッドであり、吐出
口径がΦ２５μｍであり、その数が１２８個で、その配
列密度が４００ｄｐｉのものである。また、発熱体の大
きさは２２μｍ×９０μｍで、その抵抗値は１１０Ωで
あり、インク噴射の駆動電圧は２４Ｖ，駆動パルス幅は
６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚである。

【０１１８】使用したインクは前述の赤色塩基性インク
ジェットヘッド用インクＲ５であり、被記録体としては
三菱製紙製マットコートＮＭを使用し、ヘッドの吐出口
面から被記録体までの距離を変えて印写実験を行い、こ
の被記録体上における画素位置精度を評価することによ
り、高画質記録（高ドット位置精度）が得られるかどう
か評価した。なお、本発明のように吐出口が小さく、か
つ顔料インクを使用し、従来に較べて噴射がしにくいヘ
ッドでは、少しでも良好な条件を見い出すために、重力
作用も影響をおよぼすと考え、鉛直方向に対してほぼ垂
直方向にインク滴を噴射する場合と、ほぼ鉛直方向の２
通りの噴射方向を評価した。その結果を表９に示す。

【０１１９】

【表９】

【０１２０】なお、表９において、○は狙いのドット位
置からのズレが１／４ドット以内に入った場合、△は狙
いのドット位置からのズレが１／４ドット以上，１／２
ドット以内に入った場合、×は狙いのドット位置からの
ズレが１／２ドット以上ズレた場合である。なお、１ド
ットの大きさは約Φ６０μｍである。

【０１２１】以上の結果より、本発明のように吐出口が
小さく、かつ顔料インクを使用し、従来に較べて噴射が
しにくいヘッドであっても、吐出口から被記録面までの
距離を１００ｔ以下とすることにより、安定噴射が行
え、高精度なドット位置精度が得られ高画質記録が実現
することがわかる。とりわけ噴射方向を鉛直方向にし、
重力作用も利用することにより、その効果が増すことも
わかる。

【０１２２】なお、本発明は、必ずしも完全に鉛直にす
ることに限定されるものではなく、重力作用を利用すれ
ばより効果的であるということをいわんとするものであ
る。よって、本発明を実際に利用する場合には、プリン
タの構成上の制約からその噴射方向を完全に鉛直にでき
なくても、少しでも重力作用が利用できるように下方を
向けて噴射するようになっていればよい。

【０１２３】次に、本発明のより特徴的な点について説
明する。前述のように、本発明は、微細な開口からイン
クを吐出させるといういわゆるインクジェットヘッド記
録方式に関するものであり、インク中に含まれる顔料に
よって生じる吐出口部分の損傷，摩耗がインク滴吐出性
能に影響を及ぼすためそれを解決するためになされたも
のである。

【０１２４】特に、近年インクジェット記録の高画質
化，高精細化が進み、使用されるヘッドの吐出口（ノズ
ル）も、従来は、Φ３３μｍ〜Φ３４μｍ（面積でいう
と９００μｍ²程度）からΦ５０μｍ〜Φ５１μｍ（面
積でいうと２０００μｍ²程度）のものが一般的であっ
たが、より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下、面
積でいうと５００μｍ²未満）が要求されてきている。

【０１２５】その際、従来のように比較的その吐出口径
が大きなものは、多少の損傷，摩耗であっても、もとも
との吐出口が大きいため、その大きさに占める損傷，摩
耗の比率がほとんど無視できる程度のものであり、イン
ク滴吐出性能（噴射の安定性，インク質量均一性等）に
もほとんど影響を及ぼさず、問題とならない。しかしな
がら、より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下、面
積でいうと５００μｍ ²未満）となった場合には、わず
かの損傷，摩耗であっても、微細な吐出口であるため、
その大きさに占める損傷，摩耗の比率が無視できず、イ
ンク滴吐出性能（噴射の安定性，インク質量均一性等）
に影響を及ぼすようになる。

【０１２６】ところで、このような吐出口部の損傷，摩
耗は、吐出口部を構成する材料の硬さを適切に選ぶこと
により、回避可能と考えられる。本発明は、この点に注
目し、各種材料の硬さと損傷，摩耗の関係を実験的に調
べたものである。具体的には、図３に示したようなヘッ
ドで、そのノズル板を材料を変えて形成し、一定時間イ
ンク噴射を行うことにより、吐出口部に損傷，摩耗が生
じるかどうか、また、インク滴吐出性能の劣化が生じる
かどうかを調べたものである。使用したヘッドは、図３
に示したような構成の熱エネルギーを使用するインクジ
ェット記録方式のヘッドであるが、図３に示したもの
は、説明を簡単にするため吐出口を４個しか示していな
い。実際に使用したのは吐出口の数が１２８個で、その
配列密度が４００ｄｐｉのものである。

【０１２７】また、発熱体の大きさは、２２μｍ×９０
μｍで、その抵抗値は１１０Ωであり、インク噴射の駆
動電圧は２４Ｖ、駆動パルス幅は６.５μｓ、駆動周波
数は１２ｋＨｚとした。なお、その吐出口部分（ノズル
部分）は、各種樹脂材料や金属材料で形成したノズル板
を変えたヘッドを準備して実験した。また、吐出口径
は、Φ２５μｍ（Ｈ１）、Φ２０μｍ（Ｈ２）のものを
用意した。

【０１２８】比較参考例として、吐出口径がΦ５０μｍ
のもの（参考ヘッド）も用意した。この場合は、吐出口
の数が４８個で、その配列密度が１８０ｄｐｉのもので
ある。そして、この発熱体の大きさは４０μｍ×１８０
μｍで、その抵抗値は１２０Ωであり、インク噴射の駆
動電圧は３０Ｖ、駆動パルス幅は７μｓ、駆動周波数は
１.８ｋＨｚとした。ノズル板の厚さは、すべて４０μ
ｍとした。なお、各種材料の硬さはロックウェル硬さで
評価したが、実際の硬さ測定は、ノズル板で行っている
わけではなく、ノズル板を形成している材料と同じ材料
で試験片を作って測定したものである。

【０１２９】ノズル板を形成した材料を硬さとともに表
１０に示す。硬さは主にロックウェルＭスケールで示し
たが、一部金属材料はＢスケールで示した（Ｂスケール
はＭスケール表示するものより硬いものに適用）。

【０１３０】

【表１０】

【０１３１】使用したインクは、以下のような組成およ
び製法によるものであるが、顔料粒径が０.０２〜１μ
ｍまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるヘッドお
よび吐出口部の材料の異なるヘッドと組み合わせてテス
トした。

【０１３２】インクの製法を以下に記す。スチレン／ア
クリル酸／ブチルアクリレートからなる、酸価２６５、
重量平均分子量８,０００、ガラス転移温度６７℃の共
重合体Ｐをエタノールアミンを用いて溶解した水溶液を
用い、ピグメントレッド１２２分散体Ｄ１〜Ｄ１０を作
成した。 ・共重合体Ｐ水溶液（固形分１５重量％） ４０部 ・ピグメントレッド１２２（ファーストゲンスーハーマジェンタＲＴ， 大日本インキ製） ２４部 ・ジエチレングリコール ２０部 ・イソプロピルアルコール １０部 ・水 １３０部

【０１３３】これらの材料をバッチ式縦型サンドミル
（アイメックス製）に仕込み、１ｍｍ径のガラスビーズ
をメディアとして充填し、水冷しつつ３時間分散処理を
行った。分散後の液の粘度は１８ｃｐ、ｐＨ＝９.５の
粗分散体を得た。この分散液を遠心分離機にかけ粗大粒
子を除去し、また遠心分離の条件を種々変えることによ
って顔料の平均粒径を０.０２〜１μｍまで変えた分散
体Ｄ１〜Ｄ７を得た。この微分散液を、水，ジエチレン
グリコールおよびエチレングリコールモノブチルエーテ
ル（６０：３０：１０重量比）にて希釈し、粘度３.３
ｃｐｓ、表面張力３５ｄｙｎｅ／ｃｍ、ｐＨ９.３のマ
ゼンタ色塩基性インクジェット用インクＭ１〜Ｍ７を得
た。最終調製物の固形分は約７.５重量％であった。な
お、これらのインク中の最終的な顔料含有率は５重量％
である。なお、平均粒径は、動的光散乱法による粒度分
布測定装置ＥＬＳ−８００（大塚電子製）にて測定を行
い、平均量は自己相関関数の初期勾配から得られる値で
示した。

【０１３４】これらのインクＭ１〜Ｍ７と上記の吐出口
径の異なるヘッドおよび吐出口部の材料の異なるヘッド
と組み合わせて、１つの吐出口あたり、５×１０⁸滴と
なるようにし、１２８ノズル全てインク滴吐出させた。
そして、吐出開始直後と終了後で、吐出口部に損傷，摩
耗が生じ、その結果、インク滴吐出性能の劣化が生じて
いるかどうかを調べた結果を、表１１，表１２，表１３
に記す。なお、表中、○は吐出部口の損傷や摩耗は見ら
れず、インク滴吐出性能の劣化も生じなかったもの、△
は吐出口部の損傷や摩耗は見られるが、インク滴吐出性
能の劣化が生じなかったもの、×は吐出口部の損傷や摩
耗は見られ、インク滴吐出性能の劣化が生じたものであ
る。

【０１３５】

【表１１】

【０１３６】

【表１２】

【０１３７】

【表１３】

【０１３８】以上の結果より、比較参考例のように大き
な吐出口のヘッドでは、吐出口部に多少の損傷や摩耗が
生じても、吐出性能の劣化にまでは至らないことが分か
る。一方、本発明が対象としている吐出口径がΦ２５μ
ｍ以下であるように非常に微細な場合には、吐出口部に
損傷や摩耗が生じるとインク滴吐出性能が劣化するた
め、安定したインク滴吐出を行うためには、吐出口部に
損傷や摩耗が生じないような条件を選ばなければならな
いことがわかる。なお、吐出口の形状が丸ではなく矩
形、台形等の場合であっても、本発明は好適に適用され
る。その場合はΦ２５μｍ以下は面積相当で約５００μ
ｍ²未満であり、本発明は丸以外の形状であってもその
面積が約５００μｍ²未満であるような吐出口のものに
適用される。

【０１３９】具体的には、表１１，表１２よりわかるよ
うに、吐出口部を形成する樹脂材料を、ロックウェルＭ
スケールで６５〜１２０の材料（Ｓ３〜Ｓ１１）を使用
すればよい。また、顔料粒径が０.０２μｍ〜０.２μｍ
の範囲のインクを使用すればよい。なお、サンプルＳ
１，Ｓ２のようにロックウェルＭスケールで６５未満で
あっても、顔料粒径を０.０２μｍのインクを使用すれ
ばインク滴吐出性能劣化は生じないが、使用できるイン
クが非常に限定されるため、あまり実用的とはいえな
い。

【０１４０】なお、以上の説明は全てバブルジェットの
例で説明したが、本発明はこれに限定されることなく、
微細な吐出口を有し、顔料インクを使用する全てのイン
クジェットに適用されるものである。また、記録ヘッド
例も単色のインクの例をあげて説明しているが、カラー
インクジェットにも適用できるのはいうまでもない。

【０１４１】

【発明の効果】請求項１に対応した効果：着色材として
微粒子である顔料を分散させて記録液体とする液体噴射
記録装置において、吐出口径に最適な微粒子径としたの
で、Φ２５μｍ以下であるような従来にはない非常に微
細な吐出口を用い、高精度印写を実現し、かつ、高耐水
性，高耐光性を実現するとともに、吐出口の目詰まりが
なくなり信頼性が向上した。

【０１４２】請求項２に対応した効果：請求項１に示し
た吐出口径と微粒子径の関係をカラーインクを使用する
液体噴射記録装置に適用したので、種々のカラー顔料を
使用しても吐出口の目詰まりがなく、かつ、従来にはな
い高精細カラー印写を実現するとともに高耐水性，高耐
光性を実現できた。

【０１４３】請求項３に対応した効果：着色材として微
粒子である顔料を分散させて記録液体とする液体噴射記
録装置において、前記記録液体中の微粒子の含有率なら
びに固形分の量を最適化したので、実用上十分な濃度が
得られ、かつ顔料が安定分散し、高耐水性，高耐光性を
実現するとともに、吐出口の目詰まりがなくなり信頼性
が向上した。

【０１４４】請求項４に対応した効果：記録液体中の微
粒子の含有率ならびに固形分の量を最適化したので、種
々のカラー顔料を使用しても記録液体中のカラー顔料が
安定分散し、吐出口の目詰まりがなく、かつ、従来には
ない高精細カラー印写を実現するとともに高耐水性，高
耐光性を実現できた。

【０１４５】請求項５に対応した効果：着色材として微
粒子である顔料を分散させて記録液体とする液体噴射記
録装置において、吐出口の奥行き部分の距離と微粒子径
を最適化したので、Φ２５μｍ以下であるような従来に
はない非常に微細な吐出口を用い、高精細印写を実現
し、かつ、高耐水性，高耐光性を実現するとともに、吐
出口の目詰まりがなくなり信頼性が向上した。

【０１４６】請求項６に対応した効果：着色材として微
粒子である顔料を分散させて記録液体とする液体噴射記
録装置において、インク滴噴射がしやすい構成としたの
で、吐出口の目詰まりがなくなっただけではなく、安定
した噴射，高画質記録が実現できた。

【０１４７】請求項７に対応した効果：着色材として微
粒子である顔料を分散させて記録液体とする液体噴射記
録装置において、吐出口部分を樹脂により形成した場合
に、樹脂の硬さを最適化することにより、吐出口部分の
損傷，摩耗がなくなり、インク滴噴射性能の劣化がな
く、安定した高画質記録が得られるようになった。

【０１４８】この請求項７の発明は、樹脂の硬さを最適
化することにより、吐出口部分の損傷，摩耗がなくな
り、インク滴噴射性能の劣化がなく、安定した高画質記
録が得られるようにしたものであるが、従来のように、
吐出口径が比較的大きい場合には、本発明のように、樹
脂の硬さを最適化せず、吐出口部分の損傷，摩耗が多少
あっても、吐出口径に対する損傷，摩耗の大きさの比率
が小さいため、インク滴吐出性能の劣化にまで至ること
は少ない。

【０１４９】しかしながら、本発明の対象としているよ
うな吐出口径がΦ２５μｍ以下であるような従来にはな
い非常に微細な吐出口を用いた場合は、樹脂の硬さを最
適化せずに、吐出口部分の損傷，摩耗が発生することを
放置しておくと、発生する損傷，摩耗の大きさと微細な
吐出口径との比率が大きいため、インク滴吐出性能の劣
化が著しくなり問題となる。以上の説明より明らかなよ
うに、本発明では、吐出口径がФ２５μｍ以下であるよ
うな従来にはない非常に微細な吐出口を用いた場合は、
特に効果的である。

【０１５０】請求項８に対応した効果：着色材として、
微粒子である顔料を分散させて記録液体とする液体噴射
記録装置において、微粒子径を最適化したので、吐出口
部分を樹脂により形成した場合にも、安定したインク滴
噴射が得るられるとともに、吐出口部分の損傷，摩耗が
皆無となり、インク滴噴射性能の劣化がなくなり、長期
にわたり安定して高画質記録が得られるようになった。

【０１５１】請求項９に対応した効果：複数色の記録液
体を吐出する複数個の記録ヘッドを一体的に形成された
ヘッドユニットとすることにより、カラーの液体噴射記
録装置全体を小型化できるとともに、複数色一体型ヘッ
ドユニットは、非常にコンパクトに形成できるので、キ
ャリッジに搭載する際、軽量小型であるため、小さなキ
ャリッジですみ、また、キャリッジを駆動するモータも
小型，省エネルギーが実現できる。

【０１５２】さらに、このように、複数個の記録ヘッド
を一体的に形成されたヘッドユニットでは、その吐出口
数も単色の場合よりも複数倍になり、かつ、種々のカラ
ー顔料が使用されるため、一般的には目詰まりの危険性
が増加するが、本発明では、顔料の粒子径，記録液体中
への顔料の含有率，固形分の量を最適化しているので、
吐出口の目詰まりがなく、高精細カラー印写を実現する
とともに高耐水性，高耐光性を実現できた。

【０１５３】請求項１０に対応した効果：複数色のイン
ク噴射ヘッドを一体に作り、さらにそれにインクを供給
するインク容器部も一体的に形成したので、請求項９の
効果に加え、より一層のコンパクト化が実現し、非常に
取扱いのよいものが実現できた。

【０１５４】請求項１１に対応した効果：記録液体吐出
部であるヘッド部と記録液体貯留部とを分離可能とした
ので、請求項９の効果に加え、ランニングコストを低減
することができた。

【０１５５】請求項１２に対応した効果：記録液体貯留
部をインクの色に応じて分離可能としたので、どれかの
インクがなくなったときは、インクの色に応じてインク
容器のみを交換すればよいので、請求項１１の効果に加
え、さらに一層のランニングコスト低減が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バブルジェット型記録ヘッドの一例を説明す
るための図である。

【図２】 バブルジェット方式のインクジェットのイン
ク滴吐出の原理を説明するための図である。

【図３】 ノズル板を有するインクジェットヘッドの例
を示す図である。

【図４】 本発明のインクジェットヘッドの一例を示す
図である。

【図５】 図４の記録ヘッド部にインクタンクを設けた
例を示す図である。

【図６】 インクジェットヘッドをシリアルプリンター
構成として例を示す図である。

【図７】 ４色の吐出口列を持つ例を示す図である。

【図８】 ４色のヘッドを一体化した例を示す図であ
る。

【図９】 ４色のヘッドをキャリッジ上に独立して並べ
た例を示す図である。

【図１０】 複数色のヘッドを積層して一体化した例を
示す図である。

【図１１】 ヘッドユニットとインク容器部とを一体的
に形成した例を示す図である。

【図１２】 インク容器部のみを分離可能な構成にした
場合の例を示す図である。

【図１３】 インクの色ごとにインク容器を分離できる
ようにした例を示す図である。

【符号の説明】

１…蓋基板、２…発熱体基板、３…記録液体流入口、４
…吐出口、５…流路溝、６…共通液室、７…個別リード
電極、８…共通リード電極、９…発熱体、１０…イン
ク、１０′…インク柱、１１…気泡、１２…液滴、３０
…発熱体基板、３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｂ…イン
ク吐出エレメント、４０…インクタンク、５０…記録ヘ
ッド、５１…記録紙、５２…キャリッジ、５３…ガイド
ロッド、５４…ネジ棒、５５…記録紙送りローラ、５６
…記録紙おさえコロ、７０…キャリッジ、７１Ｂ，７１
Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙ…ヘッド、７２Ｂ，７２Ｃ，７２
Ｍ，７２Ｙ…吐出口、７３…ノズル板、１００…ヘッド
ユニット、１０１…ヘッドチップ、１０２…ＦＰＣ、１
０３…上蓋、１０４…インク容器部、１０５…フィル
タ、１０６…インク含浸用フォーム材、１０７…底蓋、
１１０…ヘッドユニット、１１１…ヘッド部、１１２…
インク容器部。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体に微粒子を分散させて記録液体と
   し、該記録液体を微細な開口から吐出させ、被記録体に
   付着させて記録を行う液体噴射記録装置において、前記
   開口はФ２５μｍ以下であり、前記微粒子の大きさをＤ
   ｐ、微細な開口の大きさをＤｏとするとき、０.００１
   ≦Ｄｐ／Ｄｏ≦０.０１としたことを特徴とした液体噴
   射記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録液体は、記録液体毎に異なる微
   粒子を分散させた複数色の記録液体であり、前記微細な
   開口を前記複数色の記録液体に対応して有することを特
   徴とした請求項１に記載の液体噴射記録装置。
3. 【請求項３】 液体に微粒子を分散させて記録液体と
   し、該記録液体を微細な開口から吐出させ、被記録体に
   付着させて記録を行う液体噴射記録装置において、前記
   開口はФ２５μｍ以下であり、前記記録液体中の微粒子
   の含有率を２〜１０重量％とするとともに、前記記録液
   体中の前記微粒子を含む固形分の量を１５重量％以下と
   したことを特徴とした液体噴射記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録液体は、記録液体毎に異なる微
   粒子を分散させた複数色の記録液体であり、前記微細な
   開口を前記複数色の記録液体に対応して有することを特
   徴とした請求項３に記載の液体噴射記録装置。
5. 【請求項５】 液体にその大きさがＤｐであるような微
   粒子を分散させて記録液体とし、該記録液体を微細な吐
   出口から吐出させ、被記録体に付着させて記録を行う液
   体噴射記録装置において、前記吐出口は、流路の端部が
   そのまま吐出口となっているもしくは流路の端部に別途
   吐出口部を形成した吐出口であり、かつ、該吐出口はΦ
   ２５μｍ以下であるとともに、その奥行き部分の距離ｔ
   を有する吐出口であるとき、Ｄｐ／ｔ≦０.０１とした
   ことを特徴とする液体噴射記録装置。
6. 【請求項６】 前記吐出口から被記録面までの距離を１
   ００ｔ以下とするとともに前記吐出口から重力作用方向
   に記録液体を吐出させることを特徴とする請求項５に記
   載の液体噴射記録装置。
7. 【請求項７】 液体に微粒子を分散させて記録液体と
   し、該記録液体を微細な開口から吐出させ、被記録体に
   付着させて記録を行う液体噴射記録装置において、前記
   開口は樹脂材により形成されているとともにその開口径
   がΦ２５μｍ以下であり、該樹脂材の硬さはロックウェ
   ルＭスケールで６５〜１２０であることを特徴とする液
   体噴射記録装置。
8. 【請求項８】 前記微粒子は、その粒径が０.０２μｍ
   〜０.２μｍの顔料であることを特徴とする請求項７に
   記載の液体噴射記録装置。
9. 【請求項９】 前記液体噴射記録装置は、前記複数色の
   記録液体を吐出する複数個の記録ヘッドを有し、該複数
   個の記録ヘッドは一体的に形成されたヘッドユニットで
   あることを特徴とした請求項１乃至８のいずれかに記載
   の液体噴射記録装置。
10. 【請求項１０】 前記ヘッドユニットは、記録液体吐出
    部であるヘッド部と記録液体貯留部とが一体的に形成さ
    れていることを特徴とした請求項９に記載の液体噴射記
    録装置。
11. 【請求項１１】 前記ヘッドユニットは、記録液体吐出
    部であるヘッド部と記録液体貯留部とが分離可能である
    ことを特徴とした請求項９に記載の液体噴射記録装置。
12. 【請求項１２】 前記記録液体貯留部は、記録液体の種
    類に応じて分離可能であることを特徴とした請求項１１
    に記載の液体噴射記録装置。